PRÁCTICA No1 POO Estructuras de Control Parte I

Transcripción

1 Objetivos El alumno conocerá los elementos básicos del lenguaje Java para la Programación Orientada a Objetos El alumno conocerá la estructura de control if else switch para la resolución de problemas en Java Introducción Java surgió en 1991 por ingenieros de Sun Microsystems; se trató de diseñar un nuevo lenguaje de programación destinado a electrodomésticos. La reducida potencia de cálculo y memoria de los electrodomésticos llevó a desarrollar un lenguaje sencillo capaz de generar código de tamaño muy reducido. Se desarrollaó un código neutro que no dependía del tipo de electrodoméstico, el cual se ejecutaba sobre una máquina hipotética o virtual denominada Java Virtual Machine (JVM). Era la JVM quien interpretaba el código neutro convirtiéndolo a código particular de la CPU utilizada. Java se introdujo a finales de 1995 como lenguaje de programación para computadoras. Al programar en Java no se parte de cero. Cualquier aplicación que se desarrolle lo soportaun gran número de clases preexistentes (API de Java Application Programming Interface de Java), algunas las desarrolla el usuario, otras son comerciales; sin embargo existe un gran número de clases disponibles. El principal objetivo del lenguaje Java es llegar a ser el lenguaje universal que conecte a los usuarios con la información. Sun describe el lenguaje Java como simple, orientado a objetos, distribuido, interpretado, robusto, seguro, de arquitectura neutra, portable, de altas prestaciones, multitarea y dinámico. La ejecución de programas en Java tiene muchas posibilidades: ejecución como aplicación independiente (Stand-alone Application), ejecución como applet, ejecución como servlet, etc. Los programas de Java pasar por dos etapas principales: compilación y ejecución El compilador de Java Se trata de una de las herramientas de desarrollo incluidas en el JDK (Java Development Kit). Realiza un análisis de sintaxis del código escrito en los archivos fuente de Java (con extensión *.java). Si no encuentra errores en el código genera los archivos compilados (con extensión *.class). En otro caso, se muestra la línea o líneas erróneas. En el JDK, el compilador se llama javac.exe. 1

2 La Java Virtual Machine Como se comentó, la existencia de distintos tipos de procesadores y ordenadores llevó a los desarrolladores de Java a diseñar un software que no dependiera del tipo de procesador utilizado. Se planteó la necesidad de conseguir un código capaz de ejecutarse en cualquier tipo de máquina. Una vez compilado no debería ser necesaria ninguna modificación por el hecho de cambiar de procesador o de ejecutarlo en otra máquina. Para ello, se desarrolló un código neutro (bytecode) el cual estuviera preparado para ser ejecutado sobre una máquina hipotética o virtual, denominada Java Virtual Machine (JVM). Es la JVM quien interpreta este código neutro convirtiéndolo a código específico de la CPU utilizada. Se evita tener que realizar un programa diferente para cada CPU o plataforma. La JVM es el intérprete de Java. Ejecuta los bytecodes (ficheros compilados con extensión *.class) creados por el compilador de Java (javac.exe). En la figura siguiente se muestra el proceso de compilación e interpretación de un programa en Java. Figura 1. Proceso de compilación y ejecución con tecnología Java Se tiene dos archivo PruebaSaludo.java que hace uso de las clases de Saludo.java. PruebaSaludo.java se compila con el comando javac.exe, esta etapa genera un archivo class (Prueba.class) y además se compilan las clases de Saludo generando Saludo.class. Estos archivos class están codificados en bytecode, El archivo class puede ser interpretado 2

3 por la JVM. Se utiliza el comando java.exe para ejecutar el programa que contenga al método main. La definición de las clases se muestran a continuación. En la línea 7 se hace uso de la clase Saludo construyendo un objeto hello por medio del cual se hace la referencia al método saludar() donde se imprime Hola!!! en la pantalla del usuario. Código 1 1. // Ejemplo de aplicación "Hola Mundo 2. // archivo: PruebaSaludo.java 3. public class PruebaSaludo public static void main(string[] args) Saludo hello = new Saludo(); 8. hello.saludar(); Código 2 1. // Ejemplo de aplicación "Hola Mundo 2. // archivo: Saludo.java 3. public class Saludo public void saludar() System.out.println("Hola!!!"); Java es similar a la sintaxis de C y C++ por lo cual la definición de variables y métodos (funciones) es muy parecida. En Java se tienen dos tipos de datos principales: primitivos y referenciados. Los tipos de datos primitivos (char, int, byte, etc.) se presentan de la Tabla 1. Un ejemplo de definición de datos se muestra en el Código 3. Nota: Los tipos de datos se pueden promocionar hacia arriba, es decir, un dato tipo int puede ser asignado a un double, ya que es factible la conversión; o hacia abajo de double a int, en este caso es necesario un casting del tipo de dato, aunque habría perdida de datos de decimales (ejemplo de casting en la línea 7 del Código 3). // Promoción hacia arriba int x=50; double y; y=x; 3

4 Tabla 1 Tipos de datos primitivos Código 3 1. public class TestDatos public static void main (String[] args) char vc1= 65; 6. char vc2= 'B'; 7. float vf1= (float) ; 8. float vf2= f; 9. double vd1 = ; 10. System.out.println("vF1="+ vf1); 11. System.out.println("vC1="+ vc1); 12. System.out.println("vC2="+ vc2); Es importante señalar que el nombre de la clase debe ser igual al nombre del archivo con extensión java. En este caso, el archivo se debe nombrar TestDatos.java En el Código 3, las líneas 7 y 8 son equivalentes ya que en Java los datos reales por default se consideran doublé por lo que es necesario colocar el prefijo f o F al final del valor asignado para que éste sea considerado un valor float; otra manera de hacerlo es realizando un casting, al igual que en C, para forzar la conversión al tipo de dato indicado entre paréntesis, en este caso float. 4

5 Toda aplicación Stand-alone implementa el método main, el cual es el punto de inicio de la aplicación y debe definirse como en los ejemplos anteriores. Si no existe este método el intérprete de java no podrá ejecutar el programa. Para compilar un programa java en el ambiente Windows, se debe realizar los siguientes pasos. 1. Abrir una ventana de MS-DOS 2. Compilar el programa con el comando javac. Posicionarse en el directorio donde se tiene guardado el archivo java en disco. Por ejemplo: C:\ejercicios> javac TestDatos.java 3. Ejecutar el programa con el comando java. Debe existir el archivo con extensión class, el cual es el archivo que interpreta la JVM con el comando java. C:\ejercicios> java TestDatos Sentencias de control: condicionales Operador? Este operador, tomado de C/C++, permite realizar bifurcaciones condicionales sencillas. Su forma general es la siguiente: booleanexpression? res1 : res2 donde se evalúa booleanexpression y se devuelve res1 si el resultado es true y res2 si el resultado es false. Es el único operador ternario (tres argumentos) de Java. Como todo operador que devuelve un valor puede ser utilizado en una expresión. Por ejemplo las sentencias: x=1; y=10; z = (x<y)? x+3:y+8; asignarían a z el valor 4, es decir x+3. 5

6 Sentencia if... else Esta estructura permite ejecutar un conjunto de sentencias en función del valor que tenga la expresión de comparación (se ejecuta si la expresión de comparación tiene valor true). Sintaxis if (booleanexpression) statements; Las llaves agrupan un bloque de sentencias que se han de ejecutar, y no son necesarias si sólo hay una sentencia dentro del if Análoga a la anterior, de la cual es una ampliación. Las sentencias incluidas en el else se ejecutan en el caso de no cumplirse la expresión de comparación, es decir, si resulta false, Sintaxis if (booleanexpression) statements1; else statements2; If..else if Permite introducir más de una expresión de comparación. Si la primera condición no se cumple, se compara la segunda y así sucesivamente. En el caso de que no se cumpla ninguna de las comparaciones se ejecutan las sentencias correspondientes al else. Sintaxis if (booleanexpression1) statements1; else if (booleanexpression2) statements2; else if (booleanexpression3) statements3; else statements4; Véase a continuación el siguiente ejemplo: int numero = 61; // La variable "numero" tiene dos dígitos if(math.abs(numero) < 10) // Math.abs() calcula el valor absoluto. (false) System.out.println("Numero tiene 1 digito "); else if (Math.abs(numero) < 100) // Si numero es 61, estamos en este caso (true) System.out.println("Numero tiene 1 digito "); else // Resto de los casos System.out.println("Numero tiene más de 3 digitos "); System.out.println("Se ha ejecutado la opción por defecto "); 6

7 Sentencia switch Se trata de una alternativa a la bifurcación if elseif else cuando se compara la misma expresión con distintos valores. Su forma general es la siguiente: Sintaxis switch (expression) case value1: statements1; break; case value2: statements2; break; case value3: statements3; break; [default: statements4;] Las características más relevantes de switch son las siguientes: 1. Cada sentencia case se corresponde con un único valor de expression. No se pueden establecer rangos o condiciones sino que se debe comparar con valores concretos (enteros). 2. Los valores no comprendidos en ninguna sentencia case se pueden gestionar en default, que es opcional. 3. En ausencia de break, cuando se ejecuta una sentencia case se ejecutan también todas las case que van a continuación, hasta que se llega a un break o hasta que se termina el switch. Véase a continuación el siguiente ejemplo: int mes = 2: switch(mes) case 1: case 3: case 5: case7: case 8: case 10: case 12: System.out.println("Este mes tiene 31 días\n"); break; case 2: System.out.println( "Este mes tiene 28 días\n"); break; case 4: case 6: case 9: case 11: System.out.println("Este mes tiene 30 días\n"); break; default: System.out.println( ("Error en el mes indicado"); 7

8 Funciones comunes de la clase Math La clase Math proporciona métodos estáticos para realizar las operaciones matemáticas más habituales. Proporciona además las constantes E y PI. La siguiente Tabla muestra algunos métodos matemáticos soportados por esta clase. Para hacer uso de la constante PI se accede por medio del nombre de la clase y el operador punto (véase el Ejemplo II): Math.PI Tabla 2 Métodos de la clase Math Método Descripción Ejemplo abs(double a) Retorna el valor absoluto de a (el tipo de retorno depende el parámetro) sin(double a) cos(double a) tan(double a) pow(double a, double b) sqrt (double a) random() Retorna el seno trigonométrico del ángulo a (retorna double) Retorna el coseno trigonométrico del ángulo a (retorna double) Retorna la tangente trigonométrico del ángulo a (retorna double) Retorna el valor de a elevado a la potencia de b (retorna double) Retorna la raíz cuadrada positiva de a (retorna double) a debe ser positivo Retorna un valor positivo entre 0.0 y 1.0 (retorna double) double z= Math.abs(-15); // se obtiene 15 double z= Math.sin(15); // seno de 15 grados double z= Math.cos(15); // coseno de 15 grados double z= Math.tan(15); // tangente de 15 grados double z= Math.pow(2,3); // z=8 int x=9; double z= Math.sqrt(X); //z=3 double z= Math.random(); 8

9 Ejercicios Ejemplo I Compilar y ejecutar las clases TestEcuacion.java y Ecuacion.java. Estas clases calculan los valores de las parejas (x,y) para alguna ecuación de primer grado de la forma Ax + By + C = 0 Como condiciones necesarias, se deben proporcionar las constantes A,B,C y los valores de x, para calcular el correspondiente y. La clase TestEcuacion demuestra la implementación para encontrar la variable y de la ecuación 2x + 3y - 18 =0 para el punto x=5 Clase TestEcuacion * Este programa hace uso de la clase ecuación * calcula los valores de Y para la siguiente ecuación * 2x + 3y =18 public class TestEcuacion public static void main(string s[]) double Fx; Ecuacion ec = new Ecuacion(); // Asigna los valores de las constantes A= 2 B= 3 C = -18 ec.setconstantes(2,3,-18); // estable un valor para X y poder calcular Y ec.setx(5); Fx= ec.calculary(); System.out.println("Cálculo de Y para " + ec.getecuacion()); System.out.println("El resultado Y= " + Fx + " para X= " + ec.getx()); Clase Ecuacion * Esta clase calcula los valores de Y a partir de valores de X * para ecuaciones de la forma Ax + By + C = 0 public class Ecuacion double A,B,C,X,Y; // Representan las constantes de la ecuacion * Este método inicializa las constantes (A,B,C) de la ecuación de la forma * Ax + By + C = 0 public void setconstantes(double a, double b, double c) A=a; B=b; C=c; * Establece el valor a la variable X de la ecuación public void setx(int x) 9

10 X=x; * Obtiene el valor asignado a la variable X de la ecuación public double getx() return X; * Obtiene la represntación textual de la ecuación que se extá calculando public String getecuacion() // Forma la ecuacion como una cadena de caracteres String ec = "Ecuación: (" + A + ")x + (" + B + ")y + (" + C + ") = 0"; return ec; * Calcula el valor de la variable Y public double calculary() if (B!=0) Y=(-C -(A*X))/B; else Y=0; System.out.println("No se puede calcular Y. El coeficiente B es cero"); return Y; Ejemplo II En este ejemplo se implementa una clase Esfera que permite determinar el área y volumen dependiendo del radio r definido. El área de una esfera está definido por 4 El volumen La clase TestEsfera demuestra el funcionamiento de la clase Esfera. 10

11 Clase TestEsfera * Este programa hace uso de la clase Esfera * calcula área y volumne de un circulo definido por su radio public class TestEsfera public static void main(string s[]) double area, vol; Esfera e1 = new Esfera(); // Asigna el radio e1.setradio(8); area = e1.getarea(); vol = e1.getvolumen(); System.out.println("Esfera con radio = " + e1.getradio()); System.out.println("Área = " + area); System.out.println("Volumen = " + vol); Clase Esfera * Esta clase calcula el área y volumen de una Esfera de radio R public class Esfera double radio; // Representan el radio del circulo * Establece el radio del círculo public void setradio(double r) radio = r; * Obtiene el radio actual public double getradio() return radio; * Obtiene el área de un círculo de radio R public double getarea() double area = 4 * Math.PI * radio * radio; return area; * Obtiene el volumen de una esfera de radio R public double getvolumen() double volumen = (4.0/3.0) * Math.PI * radio * radio * radio; return volumen; 11

12 Ejercicios propuestos 1. Obtener el diseño UML del Ejemplo I y Ejemplo II. 2. Modificar el Ejemplo I para que se muestren en pantalla en cálculo de 3 puntos para la siguiente ecuación. Los valores de X se presentan en la siguiente tabla. 3x 34y = 12 X Y 3. Diseñar una clase que calcule el área y volumen de un cilindro de base circular de radio r y altura h. Considerar las formulas para el área y volumen Realizar un programa que resuelva ecuaciones de segundo grado de la forma 0 Diseñar dos clases EcSegundo y TestEcSegundo en UML e implementar el diseño en Java. La clase EcSegundo proporciona los métodos para calcular y establecer los datos del problema, la clase debe proporcionar un método para imprimir las soluciones de la ecuación. La clase TestEcSegundo establece los parámetros de la ecuación por solucionar. Recordar que para la solución de esta clase de ecuaciones podemos hacer uso de la formula general Considerar los casos cuando la raíz es negativa se obtendrían raíces complejas. Validar cuando el usuario de la clase EcSegundo establezca incorrectamente los parámetros de la ecuación, por ejemplo, divisiones por cero. Probar el programa con las siguientes ecuaciones: x ² 4 x + 13 = 0 x 2 + 6x + 10 = 0 2x 2 + 9x + 1 = 0 12